磁流变阻尼控制理论与技术

前言

第一章概论

1．1结构振动控制

1．1．1结构振动控制的概念、原理和分类

1．1．2被动控制原理与类型

1．1．3主动控制原理与类型

1．1．4半主动控制原理与类型

1．1．5混合控制原理与类型

1．2磁流变技术的应用

1．2．1磁流变技术在土木工程中的应用

1．2．2磁流变技术在其他方面的应用

1．3磁流变阻尼控制理论和技术的发展展望

参考文献

第二章磁流变液的组成与性能

2．1磁流变液的流变机理

2．2磁流变液的组成

2．2．1磁流变液的组成与类型

2．2．2磁流变液的组成成分

2．3磁流变液的本构关系

2．3．1稳态剪切场下的本构关系

2．3．2动态剪切场下的本构关系

2．3．3磁流变液的性能

2．3．4产品的优化设计和性能评价

2．3．5部分单位研制的磁流变液的性能参数

2．4磁流变液和电流变液的比较

参考文献

第三章磁流变阻尼器的类型与性能

3．1磁流变阻尼器的工作原理及分类

3．2磁流变阻尼器力学特性

3．2．1平板间磁流变液流动的计算理论

3．2．2阻尼力计算模型

3．3磁流变阻尼器的性能研究

3．3．1美国NotreDame大学研制的阻尼器性能试验

3．3．2美国内华达大学研制的阻尼器性能试验

3．3．3哈尔滨工业大学研制的阻尼器性能试验

3．3．4天津大学研制的阻尼器性能试验

3．3．5宁波杉工监控研制的阻尼器性能试验

3．4磁流变阻尼器的磁路设计与结构设计原则

3．4．1磁流变阻尼器的磁路设计

3．4．2磁流变阻尼器的设计原则

3．5磁流变阻尼器的振动台试验

参考文献

第四章磁流变阻尼器的恢复力模型

4．1伪静力模型

4．1．1轴对称模型

4．1．2平板模型

4．2动力模型

4．2．1Bingham模型

4．2．2：Bingham黏弹一塑性模型

4．2．3修正的Bingham模型

4．2．4非线性双黏性模型

4．2．5BoucWen模型

4．2．6修正的Dahl模型

4．2．7现象模型

4．2．8修正：Bouc：一Wen模型

4．2．9修正的现象模型

4．2．10非线性滞回双黏性模型

4．2．11非线性滞回模型

4．2．12Sigmoid模型

4．2．13带质量元素的温度唯象模型

4．2．14双Sigmoid模型

4．3非参数化模型

参考文献

第五章现代控制的基本理论

5．1控制系统状态方程及其解

5．1．1状态变量及状态空间表达式

5．1．2连续时间状态方程的求解

5．2控制系统的稳定性

5．2．1系统的平衡点

5．2．2李亚普诺夫意义下的稳定性

5．2．3李亚普诺夫第二法判别

5．3线性定常控制系统的能控性和能观性

5．3．1线性定常系统的能控性

5．3．2系统能控性的判别方法

5．3．3线性定常系统的能观性

5．3．4系统能观性的判别方法

参考文献

第六章结构振动的控制算法

6．1受控系统基本模型

6．2线性二次型经典最优控制

6．3极点配置法

6．3．1状态反馈的系统极点配置

6．3．2输出反馈的系统极点配置

6．4瞬时最优控制

6．5独立模态控制

6．6滑动模态控制

6．6．1滑移面的确定

6．6．2滑移模态控制器设计

6．7H状态反馈控制

6．8最优多项式控制

6．9磁流变半主动控制算法

6．9．1受控系统基本模型

6．9．2半主动控制算法要点

6．9．3状态方程的离散化

6．9．4半主动控制算法

参考文献

第七章智能控制算法

7．1基于模糊控制的控制算法

7．1．1引言

7．1．2模糊集合和隶属函数

7．1．3模糊关系、模糊矩阵和模糊变换

7．1．4模糊逻辑与模糊语言

7．1．5模糊逻辑控制器的基本原理

7．1．6模糊逻辑推理

7．1．7反模糊化

7．1．8模糊控制的特点

7．1．9磁流变阻尼结构的模糊逻辑全态控制

7．2基于神经网络的控制算法

7．2．1神经网络基本原理

7．2．2神经网络的逼近能力分析

7．2．3BP网络

7．3基于遗传算法的控制算法

7．3．1遗传算法基本理论

7．3．2基本遗传算法

7．3．3基于遗传算法的磁流变阻尼器半主动控制研究

7．3．4程序设计与算例分析

参考文献

第八章磁流变阻尼结构的地震反应分析

8．1磁流变阻尼器半主动控制系统仿真分析

8．1．1运动方程的建立

8．1．2算例分析

8．2多结构联系体系磁流变阻尼器半主动控制系统优化设计

8．2．1两结构联系体系振动控制系统状态方程

8．2．2两结构联系体系半主动控制系统优化设计

8．2．3两结构联系体系磁流变阻尼器半主动控制系统仿真分析

参考文献

第九章磁流变阻尼结构的风振反应分析

9．1风荷载基本理论

9．1．1结构上的平均风荷载

9．1．2结构上的脉动风荷载

9．2结构风振控制的基本思路

9．3磁流变阻尼器对高层建筑风振的控制算法

9．3．1主动控制的最优化理论

9．3．2线性最优控制

9．3．3半主动控制律

9．3．4权矩阵的选取

9．4高层建筑半主动磁流变风振控制的计算机模拟

9．4．1广义脉动风荷载的模拟计算

9．4．2半主动控制结构风振反应模拟计算的步步积分法

9．4．3控制力的模拟计算

9．4．4半主动风振控制的计算机模拟程序及算例分析

9．5磁流变阻尼器对高层建筑风振舒适度控制的设计

9．5．1我国规范对高层建筑人体舒适度的验算

9．5．2规范与仿真模拟对舒适度的比较分析

9．5．3磁流变阻尼器对风振舒适度的控制

9．5．4磁流变阻尼器对于风振舒适度的设计

9．6拉索的振动与控制

9．6．1斜拉索一阻尼器系统运动方程

9．6．2系统反应的模态分析方法

参考文献

第十章磁流变阻尼器半主动控制系统优化设计

10．1控制系统权矩阵的选取

10．1．1基于Lyapunov理论的方法

10．1．2基于能量的方法

10．1．3权矩阵R的选取

10．1．4算例分析

10．2控制装置在受控结构中的优化设置

10．2．1最优控制系统的性能指标

10．2．2性能指标对控制装置位置矩阵的灵敏度

10．2．3性能指标增量计算及控制装置的最优分布

10．2．4算例分析

10．3控制系统的时滞与补偿

10．3．1时间滞后对控制系统控制效果的影响

10．3．2控制系统时间滞后的补偿

10．3．3时间滞后补偿的效果分析

参考文献

第十一章磁流变阻尼隔震结构地震反应分析

11．1磁流变阻尼隔震结构的分类

11．2磁流变阻尼隔震结构的混合方式

11．2．1磁流变阻尼器与滑移隔震混合方式

11．2．2磁流变阻尼器与橡胶隔震垫混合方式

11．3结构体系运动方程的建立

11．3．1磁流变阻尼器与滑移隔震混合控制运动方程的建立

11．3．2磁流变阻尼器与橡胶隔震垫混合控制运动方程的建立

11．4磁流变阻尼隔震结构地震反应分析

参考文献

　　本书系统地总结和阐述了磁流变阻尼器的类型与性能、恢复力模型、控制算法、地震反应和风振反应及工程应用。书中主要内容包括磁流变液的特性、磁流变阻尼器的类型与性能、磁流变阻尼器的恢复力模型、现代控制的基本理论、结构振动的控制算法、智能控制算法、磁流变阻尼结构的地震反应分析、磁流变阻尼结构的风振反应分析、磁流变阻尼器的优化设置、磁流变阻尼隔震结构地震反应分析等。本书可供从事土木工程、防灾减灾工程及防护工程、航空航天工程、机械设计制造与自动化、材料科学与工程、力学等研究的科技人员阅读，亦可供高等院校相关专业的师生参考。　　本书系统地总结和阐述了磁流变阻尼器控制理论及其应用。全书共十一章。第一章介绍了结构振动控制的概念、原理，结构振动控制的分类及磁流变阻尼控制技术的应用现状；第二章阐述了磁流变液的组成和性能，并给出了多家科研院所及LORD公司的磁流变液的性能参数；第三章介绍了磁流变阻尼器的工作原理、类型、力学特性及性能试验结果；第四章叙述了磁流变阻尼器的伪静力模型、动力模型和非参数化模型；第五章介绍了结构振动控制的动态系统模型以及系统稳定性、能控性和能观性等重要特性；第六章论述了线性二次型经典最优控制、极点配置法、瞬时最优控制、独立模态控制、滑动模态控制、日。状态反馈控制、最优多项式控制的原理以及几种半主动控制律；第七章简要阐述了模糊控制、神经网络控制和遗传算法；第八章介绍了装有磁流变阻尼器的半主动控制系统的仿真分析；第九章论述了高层建筑磁流变阻尼器风振控制及拉索的振动与控制；第十章叙述了磁流变阻尼器的布置位置和时间滞后对控制系统性能的影响及其优化设十；第十一章介绍了磁流变阻尼隔震结构地震反应分析。